Jelitowa bariera immunologiczna

(1)

78|Pediatria po DyplomieVol. 14 Nr 4, Sierpień 2010

cjal no ści 5,3 mi lio na wi zyt. W 23% przy pad - ków skie ro wa nie do der ma to lo ga by ło wy sta - wio ne przez le ka rzy in nej spe cjal no ści.

Od 12 ro ku ży cia licz ba wi zyt u der ma to lo - gów z po wo du trą dzi ku by ła wy raź nie więk - sza niż u pe dia trów.

Pe dia trzy naj czę ściej prze pi sy wa li 2 le - ki prze ciw trą dzi ko we, tj. nad tle nek ben zo - ilu (17,1%) i klin da my cy nę miej sco wo (8,4%). Der ma to lo dzy znacz nie czę ściej niż pe dia trzy prze pi sy wa li re ti no idy do sto so wa nia miej sco wo, zwłasz cza ada - pa len i tre ty no inę (46,1 vs12,1% wi zyt z po wo du trą dzi ku).

Au to rzy kon klu du ją, że pe dia trzy mo gą le - czyć wię cej na sto lat ków z ła god nym lub umiar ko wa nym trą dzi kiem po spo li tym i zmie - nić spo sób le cze nia, aby bar dziej od zwier cie - dlał obec ne wy tycz ne.

Ko men tarz

Kim ber ly A. Ho rii, MD, FA AP

Der ma to lo gy, Chil dren’s Mer cy Ho spi tals and Cli nics, Kan sas Ci ty, MD

Dr Ho rii de kla ru je brak ja kich kol wiek po wią zań ﬁ nan - so wych mo gą cych wpły nąć na ni niej szy ko men tarz.

Ko men tarz nie oma wia pro duk tu/urzą dze nia do stęp - ne go na ryn ku, nie do pusz czo ne go do sto so wa nia ani bę dą ce go przed mio tem ba dań.

W tym ba da niu stwier dzo no, że w więk szo ści le cze niem trą dzi ku po spo li te go zaj mu ją się der ma to lo dzy i prze pi su ją w ra mach le cze nia in ne le ki niż pe dia trzy. Po nad to tyl ko ¼ na -

sto lat ków kie ro wa na jest do der ma to lo gów przez in nych le ka rzy.

Więk szość osób z trą dzi kiem po spo li tym ła god nym do umiar ko wa ne go mo gą le czyć le ka rze pierw sze go kon tak tu, któ rzy zna ją spo so by le cze nia i po stę pu ją zgod nie z wy - tycz ny mi le cze nia trą dzi ku.^1-4Pa cjen ci z trą dzi - kiem ła god nym do umiar ko wa ne go, któ rzy nie re agu ją na od po wied nie le ki prze pi sy wa - ne przez le ka rza pierw sze go kon tak tu, mo gą być kie ro wa ni do der ma to lo ga.

Re ti no idy do sto so wa nia miej sco we go za - po bie ga ją two rze niu się mi kro za skór ni ków, któ re są pre kur so ra mi wszyst kich zmian skór - nych w trą dzi ku. Obec ne wy tycz ne le cze nia trą dzi ku po spo li te go, opar te na kon sen su sie, za le ca ją sko ja rzo ne le cze nie re ti no ida mi miej - sco wy mi ja ko pod sta wo we, nie za le żnie od cię żko ści trą dzi ku.^3,4

Miej sco we le cze nie po le ga ją ce na sko ja - rze niu miej sco wo sto so wa ne go re ti no idu oraz an ty bio ty ku i nad tlen ku ben zo ilu zwy kle za le ca się w ła god nej po sta ci trą dzi ku. Mo - no te ra pia miej sco wym an ty bio ty kiem nie jest za le ca na z po wo du na ra sta ją cej opor no ści Pro pio ni bac te rium ac nes.Le cze nie ogól ne, np. an ty bio ty ka mi do ust ny mi, hor mo no te ra - pią lub izo tre ty no iną, jest za re zer wo wa ne dla osób z trą dzi kiem umiar ko wa nym do cię żkie go.^3,4

To ba da nie ma kil ka ogra ni czeń. Po pierw - sze, au to rzy nie by li w sta nie okre ślić, czy ka żdy z le ków był prze pi sy wa ny po raz pierw szy, czy po nie sku tecz nym le cze niu

in ny mi le ka mi. Po dru gie, nie wia do mo, czy koszt le cze nia lub sta tus ubez pie cze nio wy pa - cjen ta pod czas ka żdej wi zy ty nie wpły wa ły na ro dzaj prze pi sy wa ne go le ku.

Nie któ rzy pe dia trzy mo gą nie zbyt chęt nie prze pi sy wać re ti no idy ze wzglę du na ich wy - so ką ce nę i ro bić to do pie ro wte dy, gdy in ne środ ki za wio dą. Dzia ła nia nie po żą da ne re ti - no idów miej sco wych, do któ rych na le ży pod - ra żnie nie skó ry oraz fo to uczu le nie, też mo gą ujem nie wpły wać na prze pi sy wa nie tych le - ków. Mi mo tych ogra ni czeń z ni niej szej ana - li zy wy ni ka, że pe dia trzy mo gą zbyt rzad ko sto so wać re ti no idy w le cze niu swo ich pa cjen - tów z trą dzi kiem po spo li tym.

Pi śmien nic two

1. Kra kow ski AC, et al. Pe diatr Der ma tol. 2008;25 (supl. 1):1-14.

2. Yan AC. Ado lesc Med. 2006;17:613-617.

3. Strauss JS, et al. J Am Acad Der ma tol. 2007;56:651-663.

4. Za en gle in AL, et al. Pe dia trics. 2006;118:1188-1199.

Ar ty kuł uka zał się ory gi nal nie w AAP Grand Ro unds, Vol. 21, No. 4, April 2009, p. 38: Pe dia tri cians May Be Un de ru ti li zing To pi cal Re ti no ids for Ac ne, wy da wa nym przez Ame ri can Aca de my of Pe dia trics (AAP). Pol ska wer sja pu bli ko wa na przez Me di cal Tri bu ne Pol ska. AAP i Me di cal Tri bu ne Pol ska nie po no szą od po wie dzial no - ści za nie ści sło ści lub błę dy w tre ści ar ty ku łu, w tym wy ni ka ją ce z tłu ma cze nia z an giel skie go na pol ski. Po - nad to AAP i Me di cal Tri bu ne Pol ska nie po pie ra ją sto - so wa nia ani nie rę czą (bez po śred nio lub po śred nio) za ja kość ani sku tecz ność ja kich kol wiek pro duk tów lub usług za war tych w pu bli ko wa nych ma te ria łach re kla - mo wych. Re kla mo daw ca nie ma wpły wu na treść pu - bli ko wa ne go ar ty ku łu.

1. Czter na sto let nia dziew czyn ka cho ru ją ca na ato po we za pa le nie skó ry zgło si ła się do szpi ta la z po wo du go rącz ki oraz roz sia - nych wy kwi tów pę che rzy ko wych. Z wy wia - du wia do mo, że w wie ku 2 lat prze by ła ospę wietrz ną. W ba da niu przed mio to wym stwier - dzo no licz ne pę che rzy ki wiel ko ści 1-2 mm z ota cza ją cym je rąb kiem ru mie nio wym i roz - po zna no wy prysk opryszcz ko wy. Któ ry z ni żej wy mie nio nych czyn ni ków wią że się ze zwięk - szo nym ry zy kiem wy stą pie nia wy pry sku opryszcz ko we go u cho rych na ato po we za - pa le nie skó ry?

A. Płeć żeń ska.

B. Ma łe stę że nie im mu no glo bu li ny E.

C. Ma łe stę że nie che mo ki ny re gu lo wa nej przez ak ty wa cję i gra si cę.

D. Star szy wiek dziec ka w mo men cie roz po - zna nia.

E. Młod szy wiek dziec ka w mo men cie roz po - zna nia.

2. Sied mio let ni chło piec zgło sił się do le - ka rza z po wo du znacz ne go opóź nie nia roz - wo ju mo wy. W szko le po dej rze wa no, że ma trud no ści z ucze niem się. Ob wód gło -

wy oraz wzrost mie ści ły się >97 cen ty la, chło piec miał cha rak te ry stycz ny wy gląd twa rzy, a w ba da niu przed mio to wym stwier dzo no szmer nad ser cem oraz wnę tro stwo. Któ ra z po ni ższych cech jest naj lep szym czyn ni kiem pre dyk cyj nym speł - nie nia kli nicz nych kry te riów dia gno stycz - nych ze spo łu So to sa?

A. Przy spie szo ny wiek kost ny B. Cha rak te ry stycz ny wy gląd twa rzy C. Wro dzo na wa da ser ca

D. Wa da ukła du mo czo wo -płcio we go E. Wzrost miesz czą cy się >97 cen ty la

Py ta nia

Prawidłowe odpowiedzi zamieszczono na str. 105

Sierpień 2010, Vol. 14 Nr 4Pediatria po Dyplomie|79

*Department of Pediatrics, Division of Neonatal-Perinatal Medicine, Emory University School of Medicine, Atlanta Ga.

Cele:

Po przeczytaniu tego artykułu czytelnik powinien umieć:

1. Opisać anatomiczne i biochemiczne mechanizmy obronne jelitowej bariery immunologicznej.

2. Wyjaśnić, w jaki sposób nabłonek rozpoznaje bakterie i na nie reaguje.

3. Scharakteryzować, w jaki sposób bakterie komensalne korzystnie wpływają na jelito człowieka.

4. Opisać, na czym polega niedojrzałość rozwojowa bariery jelitowej u noworodka urodzonego przedwcześnie.

5. Wiedzieć, w jaki sposób praktyka kliniczna może wpłynąć na optymalizację czynności jelitowej bariery immunologicznej.

STRESZCZENIE

Dojrzały nabłonek jelitowy obarczony jest wyjątkowymi zadaniami fizjologicznymi jako największy obszar wzajemnego oddziaływania ustroju gospodarza ze środowiskiem zewnętrznym. Jelito w pierwszym rzędzie musi pracować jako narząd trawienia i wchłaniania pokarmów, chroniąc się jednocześnie przed nieprzebraną florą jelitową, całym szeregiem różnych antygenów pokarmowych oraz stresem fizykochemicznym wywoływanym przez produkty trawienia i metabolizmu bakterii. Z tego względu nabłonek jelitowy musi być przepuszczalny dla płynów i składników odżywczych, ale jednocześnie pozostawać nieprzepuszczalny dla potencjalnie uszkadzających substancji chemicznych i patogenów. Jelito musi również odróżniać drobnoustroje komensalne, których wzrostowi powinno sprzyjać, od jelitowych drobnoustrojów chorobotwórczych, których namnażanie powinno zostać zahamowane lub które muszą być wyeliminowane. Pojedyncza warstwa komórek tworzących nabłonek jelitowy ma kluczowe znaczenie w utrzymaniu tej dynamicznej bariery. Rozwijające się jelito noworodka staje wobec dodatkowego poważnego wyzwania, jakim jest pomyślne przeprowadzenie procesu przejścia z etapu jałowego narządu pozbawionego produktów metabolizmu bakteryjnego i trawienia pokarmów do fazy w pełni ukształtowanego

„bioreaktora”, jakim jest jelito osoby dorosłej. W niniejszym przeglądzie przedstawiono wyjątkowe cechy anatomiczne bariery jelitowej oraz elementy składowe wrodzonej odporności ustroju gospodarza wykształcone przez tę dynamicznie funkcjonującą tkankę.

Wrodzone jelitowe mechanizmy immunologiczne Nabłonek

Nabłonek jelitowy reguluje transport jonów i składników odżywczych oraz dwukierunko- wy przepływ płynów.¹Powierzchnia błony śluzowej od strony światła jelita pozostaje w sym- biotycznej relacji eukariotyczno-prokariotycznej z różnorodnym ekosystemem o liczebności x10¹¹komórek/ml, który tworzy prawidłową ﬂorę jelitową. Te bakterie komensalne wpły- wają korzystnie na ustrój gospodarza, metabolizując witaminy i rozkładając kwasy żółciowe, a przy okazji wzrastając w bogatym w substancje odżywcze beztlenowym środowisku światła jelita, utrzymującym stałą temperaturę.²Kluczowe znaczenie dla właści- wego strukturalnego rozwoju nabłonka jelitowego oraz czynności bariery jelitowej ma również interakcja między ﬂorą jelitową a ustrojem gospodarza. Po drugiej, czyli podśluzówkowej stronie nabłonka, będącej już wnętrzem ustroju gospodarza, występuje niezmiernie czuły układ biologiczny gotowy do odpowiedzi na wnikające bakterie oraz produkty ich metabolizmu.

Jednowarstwowy nabłonek walcowaty oddziela ustrój gospodarza od światła jelita (ryc. 1). Około 200 metrów kwadratowych nabłonka ukształtowane jest w formie rozbudowanych wpukleń (krypt) i wypustek (kosmków). U podstawy krypt znajdują się ko- mórki macierzyste, które mnożą się i różnicują do enterocytów, a następnie migrują ku szczytom kosmków, aby ostatecznie ulec Nancy A. Louis, MD,*

Patricia W. Lin, MD*

Doktorzy Louis i Lin deklarują brak

jakichkolwiek powiązań ﬁnansowych dotyczących niniejszego artykułu.

Artykuł nie omawia produktu/urządzenia dostępnego na rynku, niedopuszczonego do stosowania ani będącego przedmiotem badań.

Skróty:

AJC − szczytowy kompleks złączowy EGF − nabłonkowy czynnik wzrostu IRF − czynnik regulujący wydzielanie

interferonu LPS − lipopolisacharyd

MAPK − kinaza białkowa aktywowana mitogenami MAMP − wzorce molekularne towarzyszące

drobnoustrojom NEC − martwicze zapalenie jelit NF-κ-B − czynnik jądrowy κB

PRR − receptory rozpoznające wzorce PGN − peptydoglikan

TLR − receptory toll-podobne

www.podyplomie.pl/pediatriapodyplomie

(2)

80|Pediatria po DyplomieVol. 14 Nr 4, Sierpień 2010 Luty 2010, Vol. 14 Nr 1Pediatria po Dyplomie|80 złuszczeniu do światła jelita w wyniku zjawiska zwanego

anoikis (ﬁzjologiczna postać apoptozy). Cały ten proces prowadzi do całkowitej wymiany komórek nabłonka co 5 dni.³Tym samym niezwykła zdolność jelita do proliferacji i samoregeneracji stanowi jedną z form jelitowej obrony w przypadku uszkodzenia nabłonka.

Jednowarstwowy nabłonek jelitowy jest również ﬁzycz- nie przystosowany do odseparowania i ochrony ustroju przed egzogennymi czynnikami stresogennymi. Mucyny, składające się z różnych kompleksów glikoprotein, są wy- dzielane przez wyspecjalizowane enterocyty (komórki kubkowe) i tworzą grubą warstwę ochronną na powierzchni błony śluzowej jelita.

Ta warstwa śluzu utrudnia bezpośrednie wiązanie się drobnoustrojów z nabłonkiem, powoduje agregację przyle- gających do niego bakterii oraz sprzyja ich usuwaniu przez zmniejszenie sił koniecznych do oderwania bakterii od na- błonka przez strumień treści pokarmowej przechodzącej

przez jelito. Mucyny zawierają także swoiste domeny wią- żące białka, które wychwytują i działają stabilizująco na kluczowe czynniki troﬁczne i naprawcze (np. nabłonkowy czynnik wzrostu [epidermal growth factor, EGF] oraz jelitowy czynnik [peptyd] trójlistny) na powierzchni nabłonka, mając tym samym potencjalny udział w jego odbudowie.^4,5 Integralność nabłonka podlega dalszej regulacji przy udziale przyszczytowych połączeń międzykomórkowych składających się z białek błonowych oraz kotwiczących cy- toszkieletu, które wchodzą we wzajemne interakcje, tworząc tzw. połączenia ciasne oraz zwierające. Razem te struktury wchodzą w skład szczytowych kompleksów złączowych (apical junction complex, AJC) (ryc. 1). Głów- nymi białkami tworzącymi te kompleksy są: okludyna, klaudyny, złączowe cząsteczki przylegania, receptory dla adenowirusów i wirusów Coxsackie oraz E-kadheryna.

Szczytowe kompleksy złączowe są powiązane z cytoszkieletem cytoplazmy, tworząc pierścień F-aktynowy.

RYCINA 1. Bariera anatomiczna utworzona przez nabłonek jelitowy. Pojedyncza warstwa nabłonka oddziela światło jelita od błony podśluzowej. Zlokalizowane przyszczytowo szczytowe kompleksy złączowe (apical junctional complex, AJC) chronią ustrój gospodarza, regulując przepływ międzykomórkowy. Kompleksy są utworzone przez ciasne połączenia oraz połączenia zwierające. Główne białka wchodzące w skład szczytowych kompleksów złączowych przedstawiono na rycinie.

Szczytowy kompleks złączowy

Ciasne połączenie

Połączenie

zwierające Pierścień

F-aktyny

Światło jelita

Warstwa błony

śluzowej Błona podśluzowa

Złączowe cząsteczki adhezyjne A (JAM-A) Konstytutywny receptor androstenu (CAR) Kadheryny Okludyna

Rodzina białek obwódki zamykającej Rodzina klaudyn

Sierpień 2010, Vol. 14 Nr 4Pediatria po Dyplomie|81 Te kompleksy łączą ze sobą komórki nabłonka jelitowego

i regulują przepływ nawet małych cząsteczek i jonów mię- dzy komórkami.⁶Szczytowe kompleksy złączowe i ich po- łączenia z cytoszkieletem są strukturami dynamicznymi, podlegającymi regulacji przez sygnały ﬁzjologiczne i pato- logiczne. Oprócz regulacji czynności bariery jelitowej biał- ka AJC odgrywają ważną rolę w proliferacji i różnicowaniu komórek nabłonkowych.

Komórki nabłonkowe regulują również przepuszczal- ność nabłonka dla jonów i innych małych cząsteczek przez zmianę ekspresji selektywnych błonowych kanałów jono- wych i porów. Enterocyty kontrolują wydzielanie jonów chlorkowych i wody przez kanały błonowe, czego wyni- kiem jest biegunka wydzielnicza, będąca innym mechani- zmem obronnym, który może posłużyć do wypłukania niepożądanych drobnoustrojów chorobotwórczych lub toksyn ze światła jelita. Tym samym dojrzały nabłonek jest doskonale przystosowany do zapobiegania zakażeniu,

a także utrzymania lub przywrócenia czynności bariery jelitowej w odpowiedzi na atak od strony światła jelita.⁷

Peptydy przeciwdrobnoustrojowe

Jelito ma także dobrze rozwinięte biochemiczne mechanizmy obronne w postaci substancji wydzielanych zarówno przez enterocyty uczestniczące w procesach wchłaniania, jak i komórki Panetha. Te drugie są wyspecjalizowanymi enterocytami wydzielniczymi, strategicznie zlokalizowany- mi na dnie krypt jelita cienkiego, gdzie mogą kontrolować populacje drobnoustrojów i ochraniać sąsiadujące komór- ki macierzyste (ryc. 2). Komórki Panetha wydzielają lizo- zym, fosfolipazę A₂oraz peptydy przeciwdrobnoustrojowe. Te ostatnie dzielą się na dwie główne rodziny: defensyny (α i β) oraz katelicydyny.^8,9 Te małe peptydy kationowe odkryto początkowo w ludzkich granulocytach obojęt- nochłonnych, w których odgrywają kluczową rolę w pro- cesie niezależnego od tlenu zabijania drobnoustrojów.⁸ RYCINA 2. Komórki Panetha krypt jelitowych regulują wrodzone mechanizmy obronne jelit przez wydzielanie peptydów przeciwdrobnoustrojowych, które z kolei kontrolują liczebność populacji drobnoustrojów i chronią sąsiadujące komórki macierzyste.

Komórka macierzysta

Komórka Panetha

(3)

80|Pediatria po DyplomieVol. 14 Nr 4, Sierpień 2010 Luty 2010, Vol. 14 Nr 1Pediatria po Dyplomie|80 złuszczeniu do światła jelita w wyniku zjawiska zwanego

anoikis (ﬁzjologiczna postać apoptozy). Cały ten proces prowadzi do całkowitej wymiany komórek nabłonka co 5 dni.³Tym samym niezwykła zdolność jelita do proliferacji i samoregeneracji stanowi jedną z form jelitowej obrony w przypadku uszkodzenia nabłonka.

Jednowarstwowy nabłonek jelitowy jest również ﬁzycz- nie przystosowany do odseparowania i ochrony ustroju przed egzogennymi czynnikami stresogennymi. Mucyny, składające się z różnych kompleksów glikoprotein, są wy- dzielane przez wyspecjalizowane enterocyty (komórki kubkowe) i tworzą grubą warstwę ochronną na powierzchni błony śluzowej jelita.

Ta warstwa śluzu utrudnia bezpośrednie wiązanie się drobnoustrojów z nabłonkiem, powoduje agregację przyle- gających do niego bakterii oraz sprzyja ich usuwaniu przez zmniejszenie sił koniecznych do oderwania bakterii od na- błonka przez strumień treści pokarmowej przechodzącej

przez jelito. Mucyny zawierają także swoiste domeny wią- żące białka, które wychwytują i działają stabilizująco na kluczowe czynniki troﬁczne i naprawcze (np. nabłonkowy czynnik wzrostu [epidermal growth factor, EGF] oraz jelitowy czynnik [peptyd] trójlistny) na powierzchni nabłonka, mając tym samym potencjalny udział w jego odbudowie.^4,5 Integralność nabłonka podlega dalszej regulacji przy udziale przyszczytowych połączeń międzykomórkowych składających się z białek błonowych oraz kotwiczących cy- toszkieletu, które wchodzą we wzajemne interakcje, tworząc tzw. połączenia ciasne oraz zwierające. Razem te struktury wchodzą w skład szczytowych kompleksów złączowych (apical junction complex, AJC) (ryc. 1). Głów- nymi białkami tworzącymi te kompleksy są: okludyna, klaudyny, złączowe cząsteczki przylegania, receptory dla adenowirusów i wirusów Coxsackie oraz E-kadheryna.

Szczytowe kompleksy złączowe są powiązane z cytoszkieletem cytoplazmy, tworząc pierścień F-aktynowy.

RYCINA 1. Bariera anatomiczna utworzona przez nabłonek jelitowy. Pojedyncza warstwa nabłonka oddziela światło jelita od błony podśluzowej. Zlokalizowane przyszczytowo szczytowe kompleksy złączowe (apical junctional complex, AJC) chronią ustrój gospodarza, regulując przepływ międzykomórkowy. Kompleksy są utworzone przez ciasne połączenia oraz połączenia zwierające. Główne białka wchodzące w skład szczytowych kompleksów złączowych przedstawiono na rycinie.

Szczytowy kompleks złączowy

Ciasne połączenie

Połączenie

zwierające Pierścień

F-aktyny

Światło jelita

Warstwa błony

śluzowej Błona podśluzowa

Złączowe cząsteczki adhezyjne A (JAM-A) Konstytutywny receptor androstenu (CAR) Kadheryny Okludyna

Rodzina białek obwódki zamykającej Rodzina klaudyn

Sierpień 2010, Vol. 14 Nr 4Pediatria po Dyplomie|81 Te kompleksy łączą ze sobą komórki nabłonka jelitowego

i regulują przepływ nawet małych cząsteczek i jonów mię- dzy komórkami.⁶Szczytowe kompleksy złączowe i ich po- łączenia z cytoszkieletem są strukturami dynamicznymi, podlegającymi regulacji przez sygnały ﬁzjologiczne i pato- logiczne. Oprócz regulacji czynności bariery jelitowej biał- ka AJC odgrywają ważną rolę w proliferacji i różnicowaniu komórek nabłonkowych.

Komórki nabłonkowe regulują również przepuszczal- ność nabłonka dla jonów i innych małych cząsteczek przez zmianę ekspresji selektywnych błonowych kanałów jono- wych i porów. Enterocyty kontrolują wydzielanie jonów chlorkowych i wody przez kanały błonowe, czego wyni- kiem jest biegunka wydzielnicza, będąca innym mechani- zmem obronnym, który może posłużyć do wypłukania niepożądanych drobnoustrojów chorobotwórczych lub toksyn ze światła jelita. Tym samym dojrzały nabłonek jest doskonale przystosowany do zapobiegania zakażeniu,

a także utrzymania lub przywrócenia czynności bariery jelitowej w odpowiedzi na atak od strony światła jelita.⁷

Peptydy przeciwdrobnoustrojowe

Jelito ma także dobrze rozwinięte biochemiczne mechanizmy obronne w postaci substancji wydzielanych zarówno przez enterocyty uczestniczące w procesach wchłaniania, jak i komórki Panetha. Te drugie są wyspecjalizowanymi enterocytami wydzielniczymi, strategicznie zlokalizowany- mi na dnie krypt jelita cienkiego, gdzie mogą kontrolować populacje drobnoustrojów i ochraniać sąsiadujące komór- ki macierzyste (ryc. 2). Komórki Panetha wydzielają lizo- zym, fosfolipazę A₂oraz peptydy przeciwdrobnoustrojowe.

Te ostatnie dzielą się na dwie główne rodziny: defensyny (α i β) oraz katelicydyny.^8,9 Te małe peptydy kationowe odkryto początkowo w ludzkich granulocytach obojęt- nochłonnych, w których odgrywają kluczową rolę w pro- cesie niezależnego od tlenu zabijania drobnoustrojów.⁸ RYCINA 2. Komórki Panetha krypt jelitowych regulują wrodzone mechanizmy obronne jelit przez wydzielanie peptydów przeciwdrobnoustrojowych, które z kolei kontrolują liczebność populacji drobnoustrojów i chronią sąsiadujące komórki macierzyste.

Komórka macierzysta

Komórka Panetha

(4)

RYCINA 3.Szlak aktywujący czynnik jądrowy B (nuclear factor kappa B, NF-κ-B) jako przykład sygnalizacji cytoplazmatycznej w komórkach nabłonka jelitowego w odpowiedzi na wzorce molekularne towarzyszące drobnoustrojom (microbial-associated molecular pattern, MAMP).

NF-κ-B związany jest z jego inhibitorem (inhibitor B, I-κ-B), co sprawia, że jest nieaktywny w cytoplazmie. Liczne substancje sygnałowe pochodzące od drobnoustrojów (MAMP) mogą się wiązać z przezbłonowymi receptorami toll-podobnymi (toll-like receptors, TLR) lub wewnątrzcytoplazmatycznymi białkami stanowiącymi domeny oligomeryzacyjne wiążące nukleotydy (nucleotide-binding oligomerization domain, NOD) i przekazywać sygnały przez pośrednie cytoplazmatyczne substancje sygnałowe w celu aktywacji kinazy I-κB. Ten kompleks powoduje fosforylację I-κB, który następnie podlega ubikwitynizacji i degradacji. Fosforylację oznaczono literą P, zaś ubikwitynizację przedstawiono w formie rąbka. Rozpad I-κ-B uwalnia NF-κ-B, który wnika do jądra komórkowego, gdzie łączy się z określonymi sekwencjami DNA i pobudza transkrypcję genów prozapalnych i przeciwapoptotycznych.

LRR − powtórzenia bogate w leucynę (leucine-rich repeats), NOD − domena oligomeryzacyjna wiążąca nukleotydy, CARD − domena rekrutująca i aktywująca kaspazę (caspase activating and recruting domain),

TLR

LRR MAMP

Domena TIR

NOD

CARD LRR

MAMP

I-κ-B

p50 p65

I-κ-B

p50 p65

I-κ-B

p50 p65

p50

p65

NF-κ-B Kompleks kinazy I-κ-B

Kompleks ligazy ubikwityny

Proteosom

p p

Sierpień 2010, Vol. 14 Nr 4Pediatria po Dyplomie| 83 RYCINA 4. Szlaki aktywacji apoptozy. W szlaku zewnątrzpochodnym wzorce molekularne towarzyszące drobnoustrojom (MAMP) również przez pobudzenie receptorów inicjują apoptozę drogą aktywacji kaspazy 8. W szlaku wewnątrzpochodnym stres komórkowy aktywuje apoptozę przez uwalnianie z mitochondriów cytochromu c i następującą w wyniku tego aktywację kaspazy 9.

DD − domena śmierci (death domain), FADD − domena śmierci zależna od Fas (Fas-associated death domain), DED − domena efektorowa śmierci (death effector domain)

Śmierć komórki

TRL

Bodźce

zewnątrzkomórkowe

MAMP

Bodźce wewnątrzkomórkowe Mitochondrium

Cytochrom C

DD

FADD DED

Kaspazy inicjatorowe (kaspaza 9)

Kaspazy efektorowe (kaspaza 3)

(5)

RYCINA 3.Szlak aktywujący czynnik jądrowy B (nuclear factor kappa B, NF-κ-B) jako przykład sygnalizacji cytoplazmatycznej w komórkach nabłonka jelitowego w odpowiedzi na wzorce molekularne towarzyszące drobnoustrojom (microbial-associated molecular pattern, MAMP).

NF-κ-B związany jest z jego inhibitorem (inhibitor B, I-κ-B), co sprawia, że jest nieaktywny w cytoplazmie. Liczne substancje sygnałowe pochodzące od drobnoustrojów (MAMP) mogą się wiązać z przezbłonowymi receptorami toll-podobnymi (toll-like receptors, TLR) lub wewnątrzcytoplazmatycznymi białkami stanowiącymi domeny oligomeryzacyjne wiążące nukleotydy (nucleotide-binding oligomerization domain, NOD) i przekazywać sygnały przez pośrednie cytoplazmatyczne substancje sygnałowe w celu aktywacji kinazy I-κB. Ten kompleks powoduje fosforylację I-κB, który następnie podlega ubikwitynizacji i degradacji. Fosforylację oznaczono literą P, zaś ubikwitynizację przedstawiono w formie rąbka. Rozpad I-κ-B uwalnia NF-κ-B, który wnika do jądra komórkowego, gdzie łączy się z określonymi sekwencjami DNA i pobudza transkrypcję genów prozapalnych i przeciwapoptotycznych.

LRR − powtórzenia bogate w leucynę (leucine-rich repeats), NOD − domena oligomeryzacyjna wiążąca nukleotydy, CARD − domena rekrutująca i aktywująca kaspazę (caspase activating and recruting domain),

TLR

LRR MAMP

Domena TIR

NOD

CARD LRR

MAMP

I-κ-B

p50 p65

I-κ-B

p50 p65

I-κ-B

p50 p65

p50

p65

NF-κ-B Kompleks kinazy I-κ-B

Kompleks ligazy ubikwityny

Proteosom

p p

Sierpień 2010, Vol. 14 Nr 4Pediatria po Dyplomie| 83 RYCINA 4. Szlaki aktywacji apoptozy. W szlaku zewnątrzpochodnym wzorce molekularne towarzyszące drobnoustrojom (MAMP) również przez pobudzenie receptorów inicjują apoptozę drogą aktywacji kaspazy 8. W szlaku wewnątrzpochodnym stres komórkowy aktywuje apoptozę przez uwalnianie z mitochondriów cytochromu c i następującą w wyniku tego aktywację kaspazy 9.

DD − domena śmierci (death domain), FADD − domena śmierci zależna od Fas (Fas-associated death domain), DED − domena efektorowa śmierci (death effector domain)

Śmierć komórki

TRL

Bodźce

zewnątrzkomórkowe

MAMP

Bodźce wewnątrzkomórkowe Mitochondrium

Cytochrom C

DD

FADD DED

Kaspazy efektorowe (kaspaza 3)

(6)

RYCINA 5. Równowaga między aktywnością szlaków prozapalnych i proapoptotycznych. Wzorce molekularne towarzyszące drobnoustrojom (MAMP) aktywują równocześnie sygnalizację prozapalną i proapoptotyczną. Oba szlaki regulują nawzajem swoją aktywność przez czynniki kontrolujące, działające na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego. Zdrowie ustroju gospodarza zależy od delikatnej równowagi między aktywnością tych dwóch szlaków. Wpływ aktywujący zaznaczono strzałkami, natomiast hamujący − czerwonymi liniami.

TLR

MAMP

FADD

NF-κ-B

Kaspazy efektorowe

Apoptoza

I-κ-B

p50 p65

p50

p65

Dzia ła nie prze ciw drob no ustro jo we pep ty dów jest wy ni - kiem ich zdol no ści do wni ka nia w bło ny ko mór ko we sze - ro kiej ga my ko mó rek pro ka rio tycz nych, w tym bak te rii Gram -do dat nich i Gram -ujem nych, grzy bów, pier wot nia - ków, kręt ków i wi ru sów otocz ko wych. Po wnik nię ciu w bło nę ko mór ko wą two rzą po ry, któ re umo żli wia ją prze - pływ anio nów przez bło nę, pro wa dząc do jej de po la ry za cji i za bi cia drob no ustro ju.¹⁰

De fen sy ny i ka te li cy dy ny są kla sa mi struk tu ral nie wy so - ce kon ser wa tyw nych czą ste czek wy twa rza nych przez ko mór ki wy dziel ni cze i fa go cy tar ne. Ka te li cy dy ny (LL -37/

hCAP -18) (LL -37 jest pro pep ty dem, a hCAP -18 pep ty dem wła ści wym – przyp. tłum.) są ma ły mi, pro sty mi, wy dłu żo - ny mi pep ty da mi wy stę pu ją cy mi na dnie krypt okrę żni cy, na to miast de fen sy ny wy ka zu ją szer sze roz po wszech nie nie w tkan kach i two rzą zło żo ną struk tu rę β fał do wą przy udzia le sze ściu reszt cy ste ino wych po wią za nych most - ka mi dwu siarcz ko wy mi. Za rów no w ko mór kach wy dziel - ni czych, jak i fa go cy tar nych de fen sy ny α ma ga zy no wa ne są w ziar ni sto ściach w po sta ci pre kur so ro wej i wyma ga ją póź - niej szej ak ty wa cji przez po tran sla cyj ne roz sz cze pie nie. W je - li cie ko mór ki Pa ne tha wy dzie la ją de fen sy ny α (ludz ka de fen sy na HD5 i HD6) w od po wie dzi na bodź ce cho li ner - gicz ne lub pod wpły wem drob no ustro jów, przy czy nia jąc się do utrzy ma nia względ nie ja ło we go i chro nio ne go śro do wi - ska w ob rę bie krypt je li to wych. Ko mór ki na błon ka je li to - we go wy dzie la ją przede wszyst kim de fen sy ny β (hBD1, 2 i 3) wy ka zu ją ce swo istą dys try bu cję tkan ko wą zmie nia ją - cą się na prze bie gu je li ta, za le żnie od ich ro dza ju.¹⁰

Wy ni ki ba dań in vi tro wska zu ją, że pep ty dy prze ciw - drob no ustro jo we mo gą mieć za rów no po śred ni (przez wy zwa la nie od po wie dzi ustro ju), jak i bez po śred ni (przez za bi ja nie drob no ustro jów) wpływ na me cha ni zmy obron - ne go spo da rza.¹¹Ka te li cy dy ny i de fen sy ny mo gą wy ka zy - wać dzia ła nia pro za pal ne przez ak ty wa cję pro ce su uwal nia nia che mo kin, co po wo du je che mo tak sję i ró żni - co wa nie ko mó rek ukła du im mu no lo gicz ne go. De fen sy ny uwol nio ne do kryp ty je li to wej mo gą po bu dzać wy dzie la - nie jo nów chlor ko wych z po bli skich en te ro cy tów w ce lu wy płu ka nia drob no ustro jów cho ro bo twór czych i tok syn z oto cze nia wra żli wych ko mó rek ma cie rzy stych. W przy - szłych ba da niach ko niecz ne bę dzie scha rak te ry zo wa nie ro li tych do dat ko wych, po bu dza nych przez de fen sy ny i ka te li cy dy ny, zja wisk mo du lu ją cych czyn ność ukła du im - mu no lo gicz ne go w wa run kach in vi vo.

Od po wiedź za pal na

Od po wiedź za pal na jest wa żnym nie wro dzo nym me cha - ni zmem obron nym, któ ry ak ty wu je się wte dy, gdy po ten - cjal nie uszka dza ją ce bodź ce prze ła mu ją ba rie rę na błon ka je li to we go. Kie dy ustrój go spo da rza od bie rze sy gna ły o uszko dze niu tka nek lub prze nik nię ciu po ten cjal nie cho - ro bo twór czych drob no ustro jów, na stę pu je ak ty wa cja do - kład nie za pro gra mo wa nej i re gu lo wa nej od po wie dzi za pal nej, po wo du ją cej re kru ta cję krwi nek bia łych, któ re ma ją wes przeć me cha ni zmy obron ne. Pro ces za pal ny mo -

gą za po cząt ko wać licz ne sy gna ły eg zo gen ne i en do gen ne, po bu dza ją ce miej sco we uwol nie nie roz pusz czal nych me - dia to rów za pal nych oraz sub stan cji che mo tak tycz nych, któ re zwięk sza ją prze pusz czal ność na czyń i przy cią ga ją ko mór ki za pal ne. Pro wa dzi to do roz wo ju zmian hi sto pa - to lo gicz nych w po sta ci obrzę ku i na cie ku leu ko cy tar ne - go, ob ser wo wa nych w tkan kach zmie nio nych za pal nie. Mo ni to ro wa nie przez na bło nek drob no ustro jów cho ro bo twór czych. Szla ki, przez któ re prze bie ga nad zór mi kro bio lo gicz ny i od - po wiedź skie ro wa na prze ciw ko drob no ustro jom, są do brze usta lo ne.¹²Nie mal wszyst kie or ga ni zmy wie lo ko - mór ko we wy kształ ci ły licz ne re cep to ry roz po zna ją ce wzor - ce (pat tern re co gni tion re cep tor, PRR), któ re roz po zna ją i są ak ty wo wa ne pod wpły wem mo le ku lar nych wzor ców to wa - rzy szą cych drob no ustro jom (mi cro bial -as so cia ted mo le cu le pat tern, MAMP), co w kon se kwen cji pro wa dzi do ak ty wa - cji dal szych eta pów szla ku sy gna ło we go. Wzor ce mo le ku - lar ne to wa rzy szą ce drob no ustro jom są bio che micz ny mi mo ty wa mi, ogra ni czo ny mi do da ne go drob no ustro ju, któ - ry okre śla ją.¹³Za wie ra ją one kwa sy nu kle ino we (DNA bo - ga ty w se kwen cje CpG [cy to zy na -fos fo ran -gu ani na], dwu ni cio wy RNA), nie mo dy fi ko wa ne po li pep ty dy (fla gel li - na) oraz zło żo ne związ ki wiel ko czą stecz ko we, ta kie jak li po - po li sa cha ry dy (LPS), pep ty do glika ny (PGN) i li po pro te iny. Mo żna iden ty fi ko wać okre ślo ne kla sy drob no ustro jów, roz - po zna jąc to wa rzy szą ce im wzor ce mo le ku lar ne. Na przy - kład ge no my wi ru so we ko du ją dwu ni cio wy RNA, ścia ny ko mór ko we bak te rii Gram -ujem nych za wie ra ją li po po li sa - cha ry dy, zaś w Gram -do dat nich wy stę pu je pep ty do gli kan. Re cep to ry roz po zna ją ce wzor ce wy stę pu ją w ko mór kach eu ka rio tycz nych, któ re swo iście wcho dzą w in te rak cje z jed nym lub wie lo ma MAMP. U ssa ków naj bar dziej zna ny mi, roz po zna ją cy mi wzor ce są re cep to ry toll -po dob - ne (toll -li ke re cep tor, TLR). Ludz ki ge nom za wie ra przy - naj mniej 10 zna nych re cep to rów te go ro dza ju. In ten syw nie pro wa dzo ne ba da nia na uko we po wo du ją czę ste re wi zje wie dzy na te mat wspo mnia nych re cep to rów i ich li gan - dów.¹⁴Re cep to ry toll -po dob ne są prze zbło no we i za wie ra - ją dwa wy so ce kon ser wa tyw ne mo ty wy struk tu ral ne. We frag men cie ze wną trz ko mór ko wym wy stę pu je do me - na za wie ra ją ca po wtó rze nia bo ga te w leu cy nę, a je go za da - niem jest roz po zna wa nie i wią za nie MAMP. Frag ment we wnątrz ko mór ko wy zwa ny do me ną TIR (toll/IL -1R/plant re si stan ce) wcho dzi w in te rak cje z prze twa rza ją cy mi sy gna - ły biał ka mi cy to pla zma tycz ny mi i je ak ty wu je.¹⁵

Co istot ne, drob no ustro je ko men sal ne rów nież za wie ra - ją MAMP. Mu szą za tem ist nieć me cha ni zmy od ró żnia ją ce ak - ty wa cję re cep to rów roz po zna ją cych wzor ce w od po wie dzi na drob no ustro je cho ro bo twór cze od ak ty wa cji wy wo ła nej przez mi kro ﬂo rę ko men sal ną. Stra te gicz na lo ka li za cja PRR za ba rie rą na błon ko wą za po bie ga ich ak ty wa cji przez drob - no ustro je nie in wa zyj ne, a bak te rie cho ro bo twór cze mo żna w pro sty spo sób od ró żnić od ko men sal nych na pod sta wie ich zdol no ści do in wa zji i do stę pu do tych swo istych PRR. Na przy kład re cep to ry toll -po dob ne 5 (TLR5)

Sierpień 2010, Vol. 14 Nr 4Pediatria po Dyplomie| 85 www.podyplomie.pl/pediatriapodyplomie

(7)

RYCINA 5. Równowaga między aktywnością szlaków prozapalnych i proapoptotycznych. Wzorce molekularne towarzyszące drobnoustrojom (MAMP) aktywują równocześnie sygnalizację prozapalną i proapoptotyczną. Oba szlaki regulują nawzajem swoją aktywność przez czynniki kontrolujące, działające na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego. Zdrowie ustroju gospodarza zależy od delikatnej równowagi między aktywnością tych dwóch szlaków. Wpływ aktywujący zaznaczono strzałkami, natomiast hamujący − czerwonymi liniami.

TLR

MAMP

FADD

NF-κ-B

Kaspazy efektorowe

Apoptoza

I-κ-B

p50 p65

p50

p65

Dzia ła nie prze ciw drob no ustro jo we pep ty dów jest wy ni - kiem ich zdol no ści do wni ka nia w bło ny ko mór ko we sze - ro kiej ga my ko mó rek pro ka rio tycz nych, w tym bak te rii Gram -do dat nich i Gram -ujem nych, grzy bów, pier wot nia - ków, kręt ków i wi ru sów otocz ko wych. Po wnik nię ciu w bło nę ko mór ko wą two rzą po ry, któ re umo żli wia ją prze - pływ anio nów przez bło nę, pro wa dząc do jej de po la ry za cji i za bi cia drob no ustro ju.¹⁰

De fen sy ny i ka te li cy dy ny są kla sa mi struk tu ral nie wy so - ce kon ser wa tyw nych czą ste czek wy twa rza nych przez ko mór ki wy dziel ni cze i fa go cy tar ne. Ka te li cy dy ny (LL -37/

hCAP -18) (LL -37 jest pro pep ty dem, a hCAP -18 pep ty dem wła ści wym – przyp. tłum.) są ma ły mi, pro sty mi, wy dłu żo - ny mi pep ty da mi wy stę pu ją cy mi na dnie krypt okrę żni cy, na to miast de fen sy ny wy ka zu ją szer sze roz po wszech nie nie w tkan kach i two rzą zło żo ną struk tu rę β fał do wą przy udzia le sze ściu reszt cy ste ino wych po wią za nych most - ka mi dwu siarcz ko wy mi. Za rów no w ko mór kach wy dziel - ni czych, jak i fa go cy tar nych de fen sy ny α ma ga zy no wa ne są w ziar ni sto ściach w po sta ci pre kur so ro wej i wyma ga ją póź - niej szej ak ty wa cji przez po tran sla cyj ne roz sz cze pie nie. W je - li cie ko mór ki Pa ne tha wy dzie la ją de fen sy ny α (ludz ka de fen sy na HD5 i HD6) w od po wie dzi na bodź ce cho li ner - gicz ne lub pod wpły wem drob no ustro jów, przy czy nia jąc się do utrzy ma nia względ nie ja ło we go i chro nio ne go śro do wi - ska w ob rę bie krypt je li to wych. Ko mór ki na błon ka je li to - we go wy dzie la ją przede wszyst kim de fen sy ny β (hBD1, 2 i 3) wy ka zu ją ce swo istą dys try bu cję tkan ko wą zmie nia ją - cą się na prze bie gu je li ta, za le żnie od ich ro dza ju.¹⁰

Wy ni ki ba dań in vi tro wska zu ją, że pep ty dy prze ciw - drob no ustro jo we mo gą mieć za rów no po śred ni (przez wy zwa la nie od po wie dzi ustro ju), jak i bez po śred ni (przez za bi ja nie drob no ustro jów) wpływ na me cha ni zmy obron - ne go spo da rza.¹¹Ka te li cy dy ny i de fen sy ny mo gą wy ka zy - wać dzia ła nia pro za pal ne przez ak ty wa cję pro ce su uwal nia nia che mo kin, co po wo du je che mo tak sję i ró żni - co wa nie ko mó rek ukła du im mu no lo gicz ne go. De fen sy ny uwol nio ne do kryp ty je li to wej mo gą po bu dzać wy dzie la - nie jo nów chlor ko wych z po bli skich en te ro cy tów w ce lu wy płu ka nia drob no ustro jów cho ro bo twór czych i tok syn z oto cze nia wra żli wych ko mó rek ma cie rzy stych. W przy - szłych ba da niach ko niecz ne bę dzie scha rak te ry zo wa nie ro li tych do dat ko wych, po bu dza nych przez de fen sy ny i ka te li cy dy ny, zja wisk mo du lu ją cych czyn ność ukła du im - mu no lo gicz ne go w wa run kach in vi vo.

Od po wiedź za pal na

Od po wiedź za pal na jest wa żnym nie wro dzo nym me cha - ni zmem obron nym, któ ry ak ty wu je się wte dy, gdy po ten - cjal nie uszka dza ją ce bodź ce prze ła mu ją ba rie rę na błon ka je li to we go. Kie dy ustrój go spo da rza od bie rze sy gna ły o uszko dze niu tka nek lub prze nik nię ciu po ten cjal nie cho - ro bo twór czych drob no ustro jów, na stę pu je ak ty wa cja do - kład nie za pro gra mo wa nej i re gu lo wa nej od po wie dzi za pal nej, po wo du ją cej re kru ta cję krwi nek bia łych, któ re ma ją wes przeć me cha ni zmy obron ne. Pro ces za pal ny mo -

gą za po cząt ko wać licz ne sy gna ły eg zo gen ne i en do gen ne, po bu dza ją ce miej sco we uwol nie nie roz pusz czal nych me - dia to rów za pal nych oraz sub stan cji che mo tak tycz nych, któ re zwięk sza ją prze pusz czal ność na czyń i przy cią ga ją ko mór ki za pal ne. Pro wa dzi to do roz wo ju zmian hi sto pa - to lo gicz nych w po sta ci obrzę ku i na cie ku leu ko cy tar ne - go, ob ser wo wa nych w tkan kach zmie nio nych za pal nie.

Mo ni to ro wa nie przez na bło nek drob no ustro jów cho ro bo twór czych.

Szla ki, przez któ re prze bie ga nad zór mi kro bio lo gicz ny i od - po wiedź skie ro wa na prze ciw ko drob no ustro jom, są do brze usta lo ne.¹²Nie mal wszyst kie or ga ni zmy wie lo ko - mór ko we wy kształ ci ły licz ne re cep to ry roz po zna ją ce wzor - ce (pat tern re co gni tion re cep tor, PRR), któ re roz po zna ją i są ak ty wo wa ne pod wpły wem mo le ku lar nych wzor ców to wa - rzy szą cych drob no ustro jom (mi cro bial -as so cia ted mo le cu le pat tern, MAMP), co w kon se kwen cji pro wa dzi do ak ty wa - cji dal szych eta pów szla ku sy gna ło we go. Wzor ce mo le ku - lar ne to wa rzy szą ce drob no ustro jom są bio che micz ny mi mo ty wa mi, ogra ni czo ny mi do da ne go drob no ustro ju, któ - ry okre śla ją.¹³Za wie ra ją one kwa sy nu kle ino we (DNA bo - ga ty w se kwen cje CpG [cy to zy na -fos fo ran -gu ani na], dwu ni cio wy RNA), nie mo dy ﬁ ko wa ne po li pep ty dy (ﬂa gel li - na) oraz zło żo ne związ ki wiel ko czą stecz ko we, ta kie jak li po - po li sa cha ry dy (LPS), pep ty do glika ny (PGN) i li po pro te iny.

Mo żna iden ty ﬁ ko wać okre ślo ne kla sy drob no ustro jów, roz - po zna jąc to wa rzy szą ce im wzor ce mo le ku lar ne. Na przy - kład ge no my wi ru so we ko du ją dwu ni cio wy RNA, ścia ny ko mór ko we bak te rii Gram -ujem nych za wie ra ją li po po li sa - cha ry dy, zaś w Gram -do dat nich wy stę pu je pep ty do gli kan.

Re cep to ry roz po zna ją ce wzor ce wy stę pu ją w ko mór kach eu ka rio tycz nych, któ re swo iście wcho dzą w in te rak cje z jed nym lub wie lo ma MAMP. U ssa ków naj bar dziej zna ny mi, roz po zna ją cy mi wzor ce są re cep to ry toll -po dob - ne (toll -li ke re cep tor, TLR). Ludz ki ge nom za wie ra przy - naj mniej 10 zna nych re cep to rów te go ro dza ju. In ten syw nie pro wa dzo ne ba da nia na uko we po wo du ją czę ste re wi zje wie dzy na te mat wspo mnia nych re cep to rów i ich li gan - dów.¹⁴Re cep to ry toll -po dob ne są prze zbło no we i za wie ra - ją dwa wy so ce kon ser wa tyw ne mo ty wy struk tu ral ne.

We frag men cie ze wną trz ko mór ko wym wy stę pu je do me - na za wie ra ją ca po wtó rze nia bo ga te w leu cy nę, a je go za da - niem jest roz po zna wa nie i wią za nie MAMP. Frag ment we wnątrz ko mór ko wy zwa ny do me ną TIR (toll/IL -1R/plant re si stan ce) wcho dzi w in te rak cje z prze twa rza ją cy mi sy gna - ły biał ka mi cy to pla zma tycz ny mi i je ak ty wu je.¹⁵

Co istot ne, drob no ustro je ko men sal ne rów nież za wie ra - ją MAMP. Mu szą za tem ist nieć me cha ni zmy od ró żnia ją ce ak - ty wa cję re cep to rów roz po zna ją cych wzor ce w od po wie dzi na drob no ustro je cho ro bo twór cze od ak ty wa cji wy wo ła nej przez mi kro ﬂo rę ko men sal ną. Stra te gicz na lo ka li za cja PRR za ba rie rą na błon ko wą za po bie ga ich ak ty wa cji przez drob - no ustro je nie in wa zyj ne, a bak te rie cho ro bo twór cze mo żna w pro sty spo sób od ró żnić od ko men sal nych na pod sta wie ich zdol no ści do in wa zji i do stę pu do tych swo istych PRR.

Na przy kład re cep to ry toll -po dob ne 5 (TLR5)

(8)

zlo ka li zo wa ne są wzdłuż pod staw no -bocz nej po wierzch ni bło ny ko mór ko wej, po ni żej cia snych po łą czeń mię dzy ko - mór ko wych, gdzie są chro nio ne przed dzia ła niem za war - to ści świa tła je li ta, pod wa run kiem, że nie do szło do na ru sze nia in te gral no ści ko mó rek. Ma ją za tem słu żyć do mo ni to ro wa nia za bu rzeń kon tak tu ko mór ka -ko mór ka.¹⁶ Dys try bu cja nie któ rych PRR ogra ni cza się do błon wa - ku oli we wnątrz ko mór ko wych, w któ rych mo gą mo ni to ro - wać po ten cjal nie nie bez piecz ny ma te riał po bra ny przy udzia le ko mór ko wej en do cy to zy lub pi no cy to zy.¹⁷ Prze twa rza nie (trans duk cja) sy gna łu w cy to pla zmie ta kże mo że pod le gać kon tro li w ce lu re gu la cji nie wła ści wych sy - gna łów wy sy ła nych przez TLR.¹⁸Cho ro bo twór cze bak te rie je li to we (Shi gel la, Li ste ria) oraz wi ru sy, któ rych cykl ży cio - wy ma w swo im prze bie gu fa zę we wnątrz ko mór ko wą, mo - gą być wy kry wa ne przez przed sta wi cie li ro dzi ny do men oli go me ry za cyj nych wią żą cych nu kle oty dy (nuc le oti de -bin - ding oli go me ri za tion do ma in, NOD). Są to cy to pla zma - tycz ne PRR, któ re mo gą wy kry wać roz pusz czal ne MAMP po cho dzą ce z do ko nu ją cych in wa zji bak te rii, któ re nie zo - sta ły wy kry te przez re cep to ry po wierzch nio we.¹⁹Jak z te - go wy ni ka, ko mór ki eu ka rio tycz ne wy kształ ci ły swo iste me cha ni zmy ma ją ce za za da nie wy kry wa nie śla dów po zo - sta wio nych przez or ga ni zmy pro ka rio tycz ne.

Re ak cja na błon ka na drob no ustro je. Wią za nie się re cep to rów roz po zna ją cych wzor ce z ich wzor ca mi mo le ku lar ny mi to - wa rzy szą cy mi drob no ustro jom pro wa dzi do ak ty wa cji cy - to pla zma tycz nych szla ków sy gna ło wych. Za li cza się do nich kla sycz ny szlak Rel/czyn nik ją dro wy κB (NF -κ-B), ki na zy biał ko wej ak ty wo wa nej mi to ge na mi (mi to gen -ac ti - va ted pro te in ki na se, MAPK) oraz czyn ni ka re gu lu ją ce go wy dzie la nie in ter fe ro nu (in ter fe ron re gu la to ry fac tor, IRF).¹¹Wszyst kie trzy szla ki pod le ga ją re gu la cji przy udzia - le kil ku cy to pla zma tycz nych biał ko wych pro duk tów po - śred nich, któ re prze ka zu ją sy gna ły po tran sla cyj ne przez ści śle kon tro lo wa ne pro ce sy two rze nia wią zań ko wa lent - nych (fos fo ry la cja i ubi kwi ty ni za cja), któ re z ko lei po wo - du ją ak ty wa cję i trans lo ka cję ją dro wą okre ślo nych czyn ni ków trans kryp cyj nych (ryc. 3). Swo iście pod czas po - cząt ko wych zda rzeń zwią za nych z per cep cją bak te rii przez ko mór ki na błon ko we w cią gu kil ku mi nut na stę pu je ak ty - wa cja NF -κ-B, ki na zy biał ko wej ak ty wo wa nej mi to ge na mi oraz czyn ni ka re gu lu ją ce go wy dzie la nie in ter fe ro nu 3, co pro wa dzi do ją dro wej trans lo ka cji czyn ni ków trans kryp cyj - nych oraz trans kryp cyj nej ak ty wa cji bar dzo wie lu czą stek efek to ro wych. W pro wa dzo nych na sze ro ką ska lę ba da - niach pro ﬁ li eks pre sji ujaw nio no in duk cję eks pre sji en zy - mów od po wia da ją cych za dal sze eta py ście żki sy gna ło wej od gry wa ją cych wa żną ro lę w za bi ja niu bak te rii oraz go je niu ran, jak rów nież pep ty dów prze ciw bak te ryj nych, cy to kin, czą ste czek przy le gania, prze kaź ni ków che mo tak sji i bia łek prze ciw apop to tycz nych.^11,20

Więk szość ge nów ko du ją cych sub stan cje efek to ro we od - po wie dzi za pal nej za wie ra se kwen cje pro mo to ro we swo - iste dla wią za nia NF -κ-B,²¹a ca łość od po wie dzi za pal nej

mo żna po dzie lić na wcze sną i póź ną. Klu czo we ge ny po - śred ni czą ce we wcze snej od po wie dzi za pal nej rów nież pod - le ga ją re gu la cji trans kryp cyj nej przy udzia le bia łek cJun i CREB/ATF (cyc lic AMP re spon se ele ment bin ding pro te - in/ac ti va ting trans crip tion fac tor), któ re są klu czo wy mi czyn ni ka mi trans kryp cyj ny mi w szla ku sy gna ło wym ki na zy biał ko wej ak ty wo wa nej mi to ge na mi. Do ele men tów skła - do wych tej od po wie dzi na le ży zwrot ne po bu dza nie eks pre - sji ge nów dla che mo kin swo istych dla gra nu lo cy tów obo jęt no chłon nych oraz czą stek ad he zyj nych swo istych dla krwi nek bia łych, co pro wa dzi do re kru ta cji i na gro ma dze - nia ko mó rek za pal nych oraz po wsta nia kla sycz nych zmian hi sto lo gicz nych ostre go za pa le nia. W prze ci wień stwie do te go w póź nej od po wie dzi za pal nej uczest ni czą ge ny bar dziej jed no li cie re gu lo wa ne przez szla ki kon tro lu ją ce wy dzie la nie in ter fe ro nu przy udzia le ele men tów pro mo to - ro wych swo istych dla czyn ni ka re gu lu ją ce go wy dzie la nie in ter fe ro nu. Pod czas tej póź niej szej fa zy za pa le nia wy twa - rza ne są do dat ko we che mo ki ny, czyn ni ki wzro sto we oraz cząst ki ad he zyj ne, co pro wa dzi do re kru ta cji mo no cy tów i ko mó rek fa go cy tar nych i w re zul ta cie do dal sze go roz wo - ju na cie ku za pal ne go i two rze nia ziar ni nia ków. Osta tecz nie za fa go cy tu ją cy mi gra nu lo cy ta mi obo jęt no chłon ny mi po - dą ża ją cza sa mi ma kro fa gi im mu no re gu la to ro we oraz im - mu no kom pe tent ne lim fo cy ty, po wo du ją ce ustą pie nie dzia ła nia bodź ca za pal ne go i wy two rze nie od por no ści ada - pta cyj nej.²²

Rów no wa ga mię dzy za pa le niem a apop to zą

Czyn ni ki cho ro bo twór cze i in ne stre so gen ne rów no cze ś- nie ak ty wu ją za rów no wro dzo ne szla ki pro za pal ne (np. NF -κ-B), po wo du jąc ko mór ko wą re ak cję za pal ną, jak i szla ki pro apop to tycz ne, któ re ra zem współ dzia ła ją w ce lu wy eli mi no wa nia za ka żo nych lub nie od wra cal nie uszkodzo nych ko mó rek. Apop to za lub ina czej pro gra mo - wa śmierć ko mór ki jest wro dzo nym me cha ni zmem, przy udzia le któ re go mo gą być eli mi no wa ne po szcze gól ne uszko dzo ne ko mór ki, przy za cho wa niu ko mó rek do nich przy le ga ją cych.²³Po dob nie jak za pa le nie, apop to za jest ści - śle re gu lo wa na przez kil ka prze kaź ni ków sy gna ło wych (ryc. 4). Ka spa zy efek to ro we (swo iste pro te azy cy ste ino - wo -aspa ra gi nia no we) po zo sta ją w po sta ci nie ak tyw ne go zy mo ge nu do mo men tu prze two rze nia przy udzia le po ten - cja li zu ją cej ka ska dy ka spaz ini cju ją cych, dzia ła ją cych na wcze śniej sze eta py szla ku sy gna ło we go. Wspo mnia ne pro te azy po wo du ją ogra ni czo ne go stop nia pro te oli zę ko - mór ko wych bia łek struk tu ral nych i re gu la to ro wych, co pro wa dzi do roz pa du ko mór ki bez szko dli we go wpły wu na ota cza ją ce tkan ki.²³

Do ak ty wa cji ka spaz mo że do cho dzić przy udzia le kil - ku ró żnych me cha ni zmów (ryc. 4). W przy pad ku szla ku ze wną trz po chod ne go ze wną trz ko mór ko we wią za nie li gan - du pro wa dzi do ak ty wa cji kom plek sów re cep to rów śmier - ci, któ re po śred ni czą w łą cze niu bia łek za wie ra ją cych mo tyw „do me ny śmier ci” z wtór ny mi biał ka mi ada pto ro - wy mi za wie ra ją cy mi za rów no do me ny śmier ci, jak rów nież

„do me ny efek to ro we śmier ci”.²⁴Do cho dzi tym sa mym do utwo rze nia kom plek su bia łek efek to ro wych apop to zy i osta tecz nej ak ty wa cji ini cju ją cej ka spa zy 8, któ ra z ko lei ak ty wu je na stęp ne ka spa zy efek to ro we (np. ka spa zę 3).

Re cep to ry toll -po dob ne i NOD ta kże mo gą ak ty wo wać ze - wną trz po chod ny szlak apop to zy.^25,26Al ter na tyw nie, w szla - ku we wnątrz po chod nym ca ły sze reg ko mór ko wych czyn ni ków stre so gen nych (za bu rze nia me ta bo licz ne, uszko dze nie DNA, nie do bór czyn ni ków wzro sto wych/

hor mo nów) mo że za bu rzyć rów no wa gę ist nie ją cą mię dzy pro- i prze ciw apop to tycz ny mi skład ni ka mi ro dzi ny bia łek Bcl -2, co sprzy ja two rze niu „po rów” mi to chon drial nych i w na stęp stwie te go do cho dzi do wy cie ku mi to chon drial - ne go cy to chro mu c do cy to zo lu.²⁷Cy to pla zma tycz ny cy to - chrom c słu ży ja ko ją dro two rze nia kom plek su rusz to wań okre śla ne go mia nem apop to so mu, któ ry ak ty wu je ini cju - ją cą ka spa zę 9 i dal sze ka spa zy efek to ro we. Za tem ko mór - ki od bie ra ją ce bo dziec po ten cjal nie uszka dza ją cy, czy to mi kro bio lo gicz ny, czy to ﬁ zycz ny (np. nie do tle nie nie), ru - ty no wo ak ty wu ją rów no cze śnie szla ki pro za pal ne i pro - apop to tycz ne.

Obec nie wie my, że ak ty wa cja NF -κ-B sta no wi dla od - mia ny szlak pro wa dzą cy do prze ży cia ko mór ki. Opie ra - jąc się na mo de lu my szy ge ne tycz nie mo dy ﬁ ko wa nych, wy ka za no, że ten czyn nik speł nia klu czo wą ro lę w kon tro - lo wa niu apop to zy przez zwrot ne po bu dza nie eks pre sji ge - nów ko du ją cych prze ciw apop to tycz ne biał ka efek to ro we, a tym sa mym w za po bie ga niu ak ty wa cji ka spaz i blo ko - wa niu sy gna łów apop to tycz nych w klu czo wych miej scach kon tro li te go pro ce su (ryc. 5). To po zwa la na po stęp dzia - ła nia ka ska dy za pal nej przy bra ku apop to zy. Efek to ry apop to zy mo gą rów nież re gu lo wać prze bieg pro ce su za - pal ne go przez udział w kon tro lo wa nym przez ka spa zy pro ce sie de gra da cji po śred nich pro duk tów szla ków sy gna - ło wych pro ce su za pal ne go. Apop to za mo że być war to - ścio wym me cha ni zmem obron nym ustro ju go spo da rza dzię ki umo żli wie niu za ka żo nej lub pod da nej stre so wi ko - mór ce sa mo znisz cze nia bez jej roz pa du, a w kon se kwen - cji eli mi na cji czyn ni ka stre so gen ne go lub drob no ustro ju do ko nu ją ce go in wa zji ko mór ki bez jed no cze sne go in du - ko wa nia wtór ne go za pa le nia.^11,20

Wpraw dzie za pa le nie jest pod sta wo wym me cha ni zmem obron nym skie ro wa nym prze ciw ko drob no ustro jom je li to - wym, jed nak ak ty wa cja gra nu lo cy tów obo jęt no chłon nych i uwal nia nie sub stan cji utle nia ją cych oraz pro te az uszka - dza są sied nie ko mór ki i tkan ki. Wy ni kiem te go mo że być za bu rze nie in te gral no ści na błon ka oraz nie po trzeb ny do - stęp dla drob no ustro jów, któ re w nor mal nych wa run kach nie prze nik nę ły by przez ba rie rę na błon ko wą. Wo bec na - ru sze nia cią gło ści tej ba rie ry bło na pod ślu zo wa zo sta je na - ra żo na na eks po zy cję na in ne szko dli we skład ni ki tre ści je li to wej, co pro wa dzi do roz wo ju zja wi ska błęd ne go ko ła, w któ rym sta le za cho dzi ak ty wa cja czyn ni ków pro za - pal nych i uszka dza nie tka nek. Bez pra wi dło wej od po wie - dzi za pal nej je li to jest po dat ne na prze rost ﬂo ry bak te ryj nej i po ten cjal nie nie kon tro lo wa ny prze bieg apop to zy, co rów -

nież za gra ża in te gral no ści na błon ka. Zdro wie je li ta i ca łe - go ustro ju go spo da rza za le ży za tem w du żym stop niu od za cho wa nia tej dy na micz nej rów no wa gi mię dzy po bu - dza niem i wy ga sza niem od po wie dzi za pal nej (ryc. 5). Zbyt na si lo ny pro ces za pal ny mo że spo wo do wać zbyt du że uszko dze nie ota cza ją cych tka nek, ale za sła by mo że pro - wa dzić do nad mier nej ak ty wa cji szla ków au to de struk cji (apop to zy). I jed na, i dru ga sy tu acja mo że być przy czy ną nie od wra cal nych uszko dzeń w ustro ju go spo da rza. Po nie - waż te szla ki są klu czo we dla prze ży cia ko mó rek, le ka rze kli ni cy ści mu szą za cho wać ostro żność przy po dej mo wa niu de cy zji o za sto so wa niu le ków prze ciw za pal nych w kon tek - ście stre su ko mór ko we go.

Nie doj rza łość roz wo jo wa ba rie ry je li to wej u no wo rod ka

Doj rza ły na bło nek je li to wy wy kształ cił się, aby zrów no wa - żyć wy spe cja li zo wa ne czyn no ści zwią za ne z odży wia niem oraz funk cje ba rie ry ochron nej. Przed roz wi ja ją cym się je - li tem stoi jed nak wy jąt ko we wy zwa nie, wy ni ka ją ce ze zmie nia ją cych się po trzeb ży wie nio wych wy stę pu ją cych w okre sie cha rak te ry zu ją cym się ogrom nym tem pem wzra - sta nia, gdy si łą rze czy mu si pod le gać ada pta cji bę dą cej od - po wie dzią na szyb ko zmie nia ją cą się bak te ryj ną ﬂo rę je li to wą. Je li to wcze śnia ka praw do po dob nie pod da wa ne jest jesz cze więk szym wy zwa niom wy ni ka ją cym z kon fron - ta cji ze stre sem zwią za nym z ko lo ni za cją bak te ryj ną w mo - men cie, gdy za rów no ba rie ra je li to wa, jak i od po wiedź im mu no lo gicz na są nie doj rza łe. Jak się wy da je, te go ro - dza ju nie doj rza łość po wo du je za kłó ce nie de li kat nej rów - no wa gi mię dzy pro ce sa mi za pa le nia i apop to zy, co sprzy ja nie kon tro lo wa ne mu roz wo jo wi za pa le nia i uszko dze niu tka nek w po sta ci mar twi cze go za pa le nia je lit (ne cro ti zing en te ro co li tis, NEC).

Struk tu ra ba rie ry na błon ko wej je li ta pier wot ne go roz - wi ja się do koń ca pierw sze go try me stru cią ży.²⁸En te ro cy ty i ko mór ki kub ko we po ja wia ją się do 8 ty go dnia cią ży, zaś układ ar chi tek to nicz ny na błon ka je li to we go or ga ni zu je się w kryp ty i ko sm ki do 12 ty go dnia. Cia sne po łą cze nia mo żna stwier dzić w 10 ty go dniu cią ży, a je li to pło do we mo że rzekomo re gu lo wać ich or ga ni za cję.²⁹Ob wo dy re gu - lu ją ce zdol no ści wy dziel ni cze i ab sorp cyj ne bło ny ślu zo wej je lit nie są jed nak w peł ni roz wi nię te. Te ukła dy wy ma ga ją obec no ści czyn ni ków wzro sto wych i tro ﬁcz nych w pły nie owo dnio wym, aby do szło do za po cząt ko wa nia pro ce su ich doj rze wa nia mię dzy 26 ty go dniem cią ży a po ro dem o cza sie.³⁰

Po dob nie ochron na czyn ność wy dziel ni cza je li ta pło du wy stę pu je już we wcze snej fa zie cią ży i pod le ga pro ce so wi doj rze wa nia przez ca ły jej okres. Eks pre sja ge nów dla mu - cy ny po ja wia się do 6,5 ty go dnia cią ży, ale jej cha rak ter i dys try bu cja nie od zwier cie dla ją przed 23-27 ty go dniem ob ra zu eks pre sji ty po we go dla do ro słych.³¹Ko mór ki Pa - ne tha po ja wia ją się do 12 ty go dnia cią ży i za czy na ją wy - twa rzać de fen sy ny w 13 ty go dniu, a li zo zym w 20.^28,32 Licz ba ko mó rek Pa ne tha oraz eks pre sja de fen syn α nie są